【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁施工，具体是面向最优受力的连续钢箱梁桥施工支架位置快速确定方法。
技术介绍
1、随着钢结构桥梁的复杂程度越来越高，其施工技术也在不断进步，在钢结构桥梁发展过程中，出于对施工效率的要求，传统的搭设满堂支架方法逐渐失去了主导地位。目前，比较常见的钢结构桥梁施工方法包括顶推施工法、吊装施工法和悬臂拼装法等。对于顶推施工而言，需要宽敞平坦的场地条件，因此在城市环境中难以应用；而对吊装施工法和悬臂拼装法而言，综合考虑桥梁施工的经济性和安全性，大量使用支架会导致工期延长、施工造价提高。但在实际施工过程中通常要搭设部分支架作为辅助施工手段，因此，支架的类型和位置选择对于整体施工效率至关重要。正确的支架布置可以显著提高工程进展的效率，但不合适的支架位置则可能引入不必要的不确定性，甚至危及施工安全。因此，在连续钢箱梁桥的建设中，支架仍然发挥着关重要的作用。
2、在探索临时支架的最优布设位置时，必须考虑支架拆除前后主梁的内力变化。一方面，支架拆除后，连续钢箱梁的自由度将增加，允许更大的变形和位移。这可能导致桥梁的整体形状发生变化，例如挠曲和扭转。特别是在支架拆除后的短期内，这种变形可能会导致额外的内力产生。另一方面，拆除支架后，可能导致内力重新分布，包括轴力、弯矩和剪力等。内力可能从支座位置传递到桥梁的其他部分，导致出现不均匀的受力情况。如果支架拆除后，连续钢箱梁的应力超过了其材料的承载能力，可能会导致结构耐久性和安全性下降。因此，在架设施工支架之前，需要找到合适的位置，并对支架安装和拆除前后的内力变化进行详细的结构分
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
存在的不足，针对三跨连续钢箱梁桥，本专利技术提供面向最优受力的连续钢箱梁桥施工支架位置快速确定方法，它基于连续梁力学简化分析模型，能够有效减小连续梁施工过程中支架拆除前后的主梁内力变化，提高施工的效率和安全性。
2、为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：面向最优受力的连续钢箱梁桥施工支架位置快速确定方法，包括以下步骤：
3、步骤一：内力计算截面确定
4、针对三跨连续钢箱梁桥，选择墩顶截面作为内力计算截面；
5、步骤二：对无支架状态下连续梁进行离散化处理
6、以四个支点为结点，由连续梁一端向另一端依次编号为结点a、结点b、结点c和结点d，基于结点位置将连续梁离散为三个杆单元并依次编号为杆单元ab、杆单元bc和杆单元cd，按编号方向确定每个杆单元的始端结点和末端结点，并建立方向一致的整体坐标系和三个单元坐标系，整体坐标系下，f表示结点荷载，δ表示结点位移，单元坐标系下，i表示线刚度，p表示杆端力，δ表示杆端位移，在无支架计算过程中，用上角标(a)表示始端结点，(b)表示末端结点，用下角标ab、bc和cd分别表示对应的杆单元，a、b、c和d分别表示对应的结点；
7、步骤三：构建无支架状态下的平衡方程
8、在单元坐标系下，杆端力p与杆端位移δ的平衡方程如下：
9、
10、将整体坐标系下结点位移δ与单元坐标系下杆端位移δ建立平衡条件如下：
11、
12、将整体坐标系下结点荷载f与单元坐标系下杆端力p建立平衡条件如下：
13、
14、进而可得到结点荷载f与结点位移δ的平衡方程如下：
15、
16、步骤四：构建无支架状态下各跨的单元刚度矩阵和总刚度矩阵
17、根据杆端力p与杆端位移δ的平衡方程，以杆端位移δ作为未知量，以线刚度i作为影响系数，则各杆单元刚度矩阵通过下式计算：
18、
19、根据结点荷载f与结点位移δ的平衡方程，以结点位移δ作为未知量，以线刚度i作为影响系数，则总刚度矩阵通过下式计算：
20、
21、其中，
22、
23、式中，e表示连续梁材料的弹性模量，i表示连续梁的截面惯性矩，l表示连续梁的跨长；
24、步骤五：求解无支架状态下非结点荷载引起的固端力
25、对施工阶段的连续梁而言，所受到的非结点荷载均为均布荷载，设均布荷载为q，杆单元的始端结点和末端结点在单元坐标系下的固端力分别为和列出单元坐标系下的固端力矩阵如下：
26、
27、式中，p'表示单元坐标系下的固端力；
28、步骤六：无支架状态下的固端力坐标系转换
29、将单元坐标系下的固端力转换为整体坐标系下的固端力，转换公式如下：
30、
31、
32、
33、式中，p”表示整体坐标系下的固端力，t表示坐标转化矩阵，由于整体坐标系与单元坐标系方向一致，坐标转化矩阵为单位矩阵，故单元坐标系下的固端力p'与整体坐标系下的固端力p”相等；
34、步骤七：求解无支架状态下连续梁结点荷载
35、考虑结点b处存在杆单元ab末端结点和杆单元bc始端结点这两个固端力，结点c处存在杆单元bc末端结点和杆单元cd始端结点这两个固端力，列出连续梁的结点荷载矩阵如下：
36、
37、步骤八：求解无支架状态下连续梁结点位移矩阵
38、桥梁结构的原始刚度方程为：
39、f＝kδ
40、则结点位移矩阵为：
41、
42、步骤九：求解无支架状态下的杆端力
43、施工阶段连续梁所受力均为非结点荷载，各杆单元的杆端力能够拆解为单元坐标系下的固端力与整体坐标系下结点荷载产生的杆端力之和，如下式所示：
44、p＝p'+kejδej
45、式中，kejδej表示结点荷载产生的杆端力，j＝1,2,3，且对于δ而言，其下角标1,2,3,4分别对应之前推导过程中的下角标a、b、c、d；
46、步骤十：对有支架状态下连续梁进行离散化处理
47、为简化计算，认为支架提供了竖向支承，三跨连续梁考虑为受均布荷载的四跨连续梁，其中间两跨的跨长l1和l2之和等于无支架状态下连续梁中跨的跨长l，在结点b和结点c之间增加结点o，基于结点位置将连续梁离散为四个杆单元，杆单元bc被分为杆单元bo和杆单元oc，在有支架计算过程中，用上角标(a)表示始端结点，(b)表示末端结点，用下角标ab、bo、oc和cd分别表示对应的杆单元，a、b、o、c和d分别表示对应的结点；
48、步骤十一：构建有支架状态下的平衡方程
49、在单元坐标系下，杆端力p与杆端位移δ的平衡方程如下：
50、
51、
52、
53、
54、将整体坐标系下结点位移δ与单元坐标系下杆端位移δ建立本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.面向最优受力的连续钢箱梁桥施工支架位置快速确定方法，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.面向最优受力的连续钢箱梁桥施工支架位置...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏，武铁雷，李晓亮，江昊楠，李驰，王浩然，刘满，胡洪，马永清，杨磊，高庆飞，
申请(专利权)人：中铁五局集团电务工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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